论文摘要
在海洋学研究、海洋生产和工程建设应用中,经常需要对特定区域的海水参数(如温度、盐度、深度和流速等)进行长期、定点、实时的垂直剖面测量。传统做法是,采用海洋观测站或海洋调查船只来投放并保证搭载平台的运行,这势必需要大量的人力、物力和财力。若采用海上浮标,则能源供给又成问题。如果能充分利用海上无时不在的波浪能,驱动测量平台运动携带传感器循环运行,并在运动过程中采集海洋要素,则是解决上述问题的一个很好的方案。这里设计制作了一套波浪驱动式海洋要素垂直剖面测量系统,此系统由有效传递波浪能的锚泊系统、易于搭载传感器的往返测量平台、高度集成的数据采集与控制系统三部分构成。系统通过高效的波浪能传递装置,采用特殊的棘爪驱动结构,将测量平台驱动着步进下潜,当测量平台下潜到海底或事先设定的某一深度时,棘爪驱动结构彻底释放,则测量平台依靠自身的正浮力上浮,并在上浮过程中实现海洋要素的测量。这样测量平台就可以完全依靠水体的能量在水表面以下特定的深度循环往复运动,系统被驱动的最小波高为0.2m,连续工作时间不小于90天。论文系统论述了波浪驱动式海洋要素垂直剖面测量系统中的若干关键技术,这些技术包括基于波浪能驱动的系统整体设计,波浪能转化与传递技术,传感器搭载技术等,并对系统各部件和整机的性能试验情况进行了介绍和分析。论文最后对波浪驱动系统的技术设计和拓展应用进行了总结和展望。
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摘要Abstract1 引言1.1 课题研究背景1.2 新型海洋要素测量载体的研究状况1.2.1 剖面测量浮标1.2.2 水下滑翔机1.2.3 系缆式垂直剖面测量仪1.2.4 自主式水面飞行器（ASV）1.2.5 自主式水下航行体（AUV）1.3 本文的主要工作2 波浪驱动测量系统整体设计2.1 利用波浪能的可行性分析2.1.1 液体表面波的基本方程2.1.2 波浪能大小2.1.2.1 二维小振幅波（线性波）基本参数2.1.2.2 二维小振幅推进波的基本方程2.1.2.3 二维小振幅推进波的速度势2.1.2.4 水质点的运动特性2.1.2.5 波浪能2.2 波浪驱动测量系统方案设计与工作原理2.2.1 波浪驱动测量系统方案设计2.2.2 波浪驱动测量系统工作原理2.3 波浪驱动测量系统建模分析2.3.1 坐标系的定义与模型的建立2.3.2 受力分析2.3.3 各部件位置的确定3 波浪能转化与传递技术3.1 波浪能转化与传递系统构成和工作原理3.2 锚泊系统在波浪中的动态响应3.2.1 海表面浮标上的波浪力3.2.1.1 绕流拖曳力3.2.1.2 绕流惯性力3.2.1.3 波浪力3.2.2 海表面浮标的升沉运动3.3 海表面浮标3.3.1 海表面浮标总体结构设计3.3.2 海面浮标参数的确定3.3.3 海表面浮标的制作3.3.4 海表面浮标的密封耐压检测3.4 辅助锚件3.4.1 引导缆3.4.2 张紧锤3.4.3 释放器3.4.4 储链3.4.5 锚块和辅助锚4 传感器搭载技术4.1 测量平台总体设计4.2 测量平台运行性能分析4.2.1 测量平台下行能量估算4.2.2 测量平台上浮速度估算4.3 测量平台各部件设计与制作4.3.1 棘爪机构设计与制作4.3.1.1 棘爪机械结构和工作原理4.3.1.2 棘爪机构运动几何关系及受力平衡分析4.3.1.3 棘爪机构的制作4.3.2 水密耐压舱体的设计与制作4.3.2.1 水密耐压舱体外壳体的设计4.3.2.1.1 水密耐压舱体壳体结构组成4.3.2.1.2 水密耐压舱体耐压性能设计4.3.2.1.3 水密耐压舱体端盖的设计4.3.2.2 水密耐压舱体电机转轴动密封的设计4.3.2.3 水密耐压舱体外部附件的制作与连接4.3.2.4 水密耐压舱体的优点4.3.2.5 水密耐压舱体密封性能测试4.3.3 其它部件4.3.3.1 支撑架体4.3.3.2 导流保护罩4.3.3.3 辅助浮球4.3.3.4 导向与固定机构4.3.3.5 CTD 传感器4.4 测量平台性能实验4.4.1 电机带动凸轮驱动棘爪机构的功能测试4.4.2 测量平台水池性能测试与配重实验4.4.2.1 实验目的和原理4.4.2.2 实验内容与步骤4.4.2.3 实验结果和讨论5 波浪驱动测量系统整机性能检测实验5.1 测量平台滑行性能近岸实验5.1.1 实验准备5.1.2 实验内容与总结5.2 波浪驱动测量系统海上整机性能实验5.2.1 实验准备5.2.2 实验过程5.2.3 实验结果分析6 总结与展望6.1 全文工作总结6.2 展望6.3 今后工作设想参考文献博士期间发表文章目录致谢
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标签：关键技术论文; 波浪驱动论文; 海洋要素论文; 垂直剖面测量平台论文; 持续观测论文;
